JP2004070188A

JP2004070188A - フレネルレンズ

Info

Publication number: JP2004070188A
Application number: JP2002232351A
Authority: JP
Inventors: Isoroku Watanabe; 渡邊　一十六; Masahiro Goto; 後藤　正浩
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2002-08-09
Filing date: 2002-08-09
Publication date: 2004-03-04

Abstract

【課題】全反射フレネルレンズを用いたプロジェクションスクリーンにおいて、フレネル中心に近い側で発生するプリズム群８８のプリズムの第１の面８４から入射した光の一部が、第２の面８５で全反射せずに、迷光となる光１０１が原因で生じる、二重像（ゴースト）などの障害が発生しない全反射タイプのフレネルレンズを開発し、良好な映像を観察者へ提供することである。
【解決手段】フレネルレンズの全領域、または、前記第１の面より入射し、第２の面で全反射しないで観察側の面に向かう迷光となる光が存在する領域において、前記第１の面の少なくとも迷光となる光が通過する部分を粗面とした。
【選択図】　　　　　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、背面投射型テレビの表示部に使用されるプロジェクションスクリーンを構成するフレネルレンズにおいて、光源１２からの映像光１０を斜めよりプロジェクションスクリーン３へ拡大投影することでテレビセットの大幅な薄型化を実現した背面投射型テレビに使用されるフレネルレンズ１に関する。
【０００２】
【従来の技術】
背面投射型テレビには、映像光源より発した映像光を拡大投影するプロジェクションスクリーンが設けられている。一般に、このプロジェクションスクリーンは、光源より拡大投射される映像光を観察者側へ略平行光に屈折させるフレネルレンズ要素と映像光を散乱させ広い範囲の観察者へ提供する拡散要素を有するレンチキュラーレンズなどを組み合わせて使用される。従来、このような背面投射型テレビの映像源としては、三原色が別々のＣＲＴが一般的であったが、ＬＣＤやＤＬＰを用いた単レンズ方式の映像源も使用されるようになってきた。このような、ＬＣＤやＤＬＰなどを用いた単レンズ方式の背面投射型テレビにおいても、図１１に示したようにプロジェクションスクリーンの中央に対して、略垂直に映像光を入射させる方式が一般的であった為、ＣＲＴを用いた背面投射型テレビとほぼ同等の奥行きを必要としていた。
それに対して、図２に示されるように、光源１２からプロジェクションスクリーン３に映像光１０を斜めに投射することで、従来に比べて大幅な薄型化をはかった背面投射型テレビ１１が提案されている。このタイプの薄型背面投射型テレビ１１は、ＬＣＤやＤＬＰなどの映像源と、その映像源を照明するランプ、映像光を拡大投射するための投射レンズ等からなる光源１２から映像光１０を投射し、光路を折り返して奥行きを薄くするため、プロジェクションスクリーンと略平行に配置されたミラー１３を経て、投射された映像を映し出すためのプロジェクションスクリーン３を通して映像を観察者へ提供するものである。
【０００３】
このようなタイプの薄型背面投射型テレビ１１用のプロジェクションスクリーン３は、図９に示すように、光源１２側に全反射タイプのプリズム群８が形成されたフレネルレンズシート１とレンチキュラーレンズ等の形成された光拡散シート２の組み合わせから構成されるか、または、図１０に示すように、光源１２側に全反射タイプのプリズム群８が形成され、観察側にレンチキュラーレンズ等の形成された１枚シートのプロジェクションスクリーン３で構成されている。この場合、フレネルレンズのプリズム群８のフレネル中心（同心円の中心）９４はプロジェクションスクリーンの内部にはなく、最もフレネル中心に近い位置９５での映像光１０の入射角度が３０〜４５°となる。逆に最もフレネル中心から遠い位置９６では、入射角度が７０〜８０°となる。フレネルレンズのフレネル中心に近い側と遠い側の入射角度の差が、これより小さい場合には、斜め投射といえどもプロジェクションスクリーンの中心と光源との距離が長くなり、図１１に示した映像光１０がプロジェクションスクリーンへ略垂直入射する従来タイプの背面投射型テレビ９０にくらべて奥行きを薄くするという目的を達成できない。逆に、フレネルレンズのフレネル中心に近い側と遠い側の入射角度の差が、これより大きい場合には、光源の投射レンズや台形ひずみの補正回路が高価になり、好ましくない。
【０００４】
このような全反射フレネルレンズを用いたプロジェクションスクリーンの場合、図６（ａ）に示したように、光源から離れた、つまりフレネル中心から遠い入射角度が大きい側では、プリズム群８８のプリズムの第１の面８４から入射した光の全てが、第２の面（全反射面）８５で全反射する。しかし、図６（ｂ）に示したように、光源に近い、つまりフレネル中心に近い入射角度が小さい側では、プリズム群８８のプリズムの第１の面８４から入射した光の一部が、第２の面（全反射面）８５で全反射せずに、抜けて、迷光１０１となる。図７にその光線追跡図を示した。全反射フレネルレンズの第１の面８４から入射し、第２の面８５で全反射されることなく観察側の面８６に進む光は、観察側の面８６で全反射し、プリズム群８８で入射と出射を繰り返した後、再び、観察側の面８６から正面に近い方向に出射する。このため、図５で示したように、この迷光１０１が全反射フレネルレンズ８１を好適に反射し通過した映像光１００とほぼ同じ方向に出射することが原因で、観察者に二重像（ゴースト）などの障害を与えていた。
【０００５】
この迷光による二重像（ゴースト）などの障害の改善方法としては、特開昭６２−１１３１３１、特開昭６１−２５４９４１、特開昭６３−１３９３３１、特開昭６３−３０８３５、特開昭６３−３７３３６、特開昭６３−３７３３７、特開昭６３−３２５２８、特開平５−７２６３４が知られている。しかしこれらの改善方法は、不十分であり、以下の課題を有している。光拡散層をフレネルレンズのプリズムの谷部分に埋め込む方法では、光拡散層の形成がフレネルレンズ毎に後工程で行うため、製造が煩雑で、また、その光拡散量のコントロールが難しいという課題を有していうる。また、光拡散層をフレネルレンズのプリズムよりも観察側に１層追加形成するものは、迷光だけでなく映像光も拡散させて映像もぼかしてしまうというデメリットも有している。フレネルレンズのプリズム部分の映像光の非透過部分に光吸収層を形成するものは、プリズムと光吸収層の位置関係をあわせるのが困難である。また、プリズムの一部に光吸収層を形成する方法も、光吸収層を全面に設けるのではないため、やはりプリズムの一部分だけに形成する必要があり、形成が困難である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記のごとく、全反射フレネルレンズを用いたプロジェクションスクリーンにおいて、フレネル中心に近い側で発生するプリズム群８８のプリズムの第１の面８４から入射した光の一部が、第２の面（全反射面）８５で全反射せずに、迷光となる光１０１が原因で生じる、二重像（ゴースト）などの障害が発生しない全反射タイプのフレネルレンズを開発し、良好な映像を観察者へ提供することである。
【０００７】
【課題を解決する手段】
第１の発明は、映像光が後方より斜めに投射される背面投射型テレビ１１に使用するフレネルレンズであって、光源側に断面が三角形のプリズム群が配列され、前記プリズムの第１の面４は投射された映像光１０を屈折入射し、第２の面５はその光を観察方向に全反射して、観察側の面６から出射するフレネルレンズにおいて、フレネルレンズの全領域、または、前記第１の面より入射し、第２の面で全反射しないで観察側の面に向かう迷光となる光が存在する領域において、前記第１の面の少なくとも迷光となる光が通過する部分を粗面としたことを特徴とするものである。
【０００８】
第２の発明は、請求項１記載のフレネルレンズにおいて、前記プリズムの第１の面の粗面は、入射光が迷光となる部分のみに形成したことを特徴とするものである。
【０００９】
第３の発明は、請求項１記載のフレネルレンズにおいて、前記プリズムの第１の面の粗面は、第１の面全体に形成したことを特徴とするものである。
【００１０】
第４の発明は、請求項１〜３いずれか記載のフレネルレンズにおいて、前記、粗面をフレネルレンズのプリズム群の稜線に平行な方向に筋状に形成したことを特徴とするものである。
【００１１】
第５の発明は、請求項４記載のフレネルレンズにおいて、前記、粗面がフレネルレンズ成型時に用いるフレネルレンズ母型の切削時の切削線条群の逆形状であることを特徴とするものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき本発明の説明を行う。図５に示すようにフレネルレンズ８１のプリズム群８８の第１の面８４と第２の面８５ともに平滑な面の場合、迷光１０１が生じ、二重像（ゴースト）の問題が発生する。図１に示すように本発明は、第１の面４より入射し、第２の面５で全反射しないで観察側の面６に向かう迷光となる光が存在する領域７において、フレネルレンズ１のプリズムの第１の面４の迷光１０１が通過する部分を、粗面とすることで、ここを通過する光源からの映像光１０を拡散させ、問題となっている迷光１０１の強度を大幅に低減させ、この迷光１０１によって生じる二重像（ゴースト）が観察されない程度まで、大幅に改善したものである。
【００１３】
従来の全反射フレネルレンズにおいて、図６（ａ）、図６（ｂ）に示すように、光源からの映像光１０は、フレネルレンズ１の位置によって異なった入射角度θ_１でフレネルレンズ８１のプリズム８８の第１の面８４に入射する。図６（ｂ）に示すように、フレネルレンズ８１のフレネル中心に近い場所では、プリズムの頂点４１付近から第１の面８４に入射した映像光１０Ａは、第１の面８４に入射した後、第２の面８５で全反射して、ほぼ垂直に観察側の面８６へ進行するが、プリズムの底部４２付近から入射した映像光１０Ｂは、第１の面８４に入射した後、第２の面８５で全反射せず、迷光１０１となる。他方、図６（ａ）に示すように、フレネル中心から遠い場所では、映像光１０は、すべてプリズム頂点４１付近のみから第１の面８４に入射し、第２の面８５で全反射し好適に通過した映像光１００となる。
【００１４】
フレネルレンズのフレネルレンズ角度φ、プリズム先端角度δ等の光学設計について、図８に基づいて、より詳細に説明する。本発明で使用する全反射タイプのフレネルレンズのレンズ角度φは、入射角度をθ_１、フレネルレンズの材料の屈折率をｎ、プリズムの第２の面で反射後のフレネルレンズシートの法線に対する映像光が進む角度をθ_４、プリズムの先端角度をδとすると、次式で表される。
ｔａｎφ＝（ｎ×ｓｉｎ（δ＋θ_４）＋ｓｉｎ（δ＋θ_１））／（ｎ×ｃｏｓ（δ＋θ_４）−ｃｏｓ（δ＋θ_１））
また、観察側の面６が平坦面とすると、フレネルレンズシートから出射する光線の出射角θ_５とシート内での映像光の進む角度θ_４との間には、下記式が成立する。
ｓｉｎθ_４＝ｓｉｎθ_５／ｎ
但し、γ＝φ＋δ−π／２≧０である。γが負の時は、プリズムの第１の面４の形状が逆テーパーになってフレネルレンズおよびフレネルレンズ成型型が事実上製造できなくなるからである。そのため、設計上γ＜０となる部分では、プリズムの第１の面４を垂直とし、プリズム先端角δを変化させて、フレネルレンズ角φを決定する。この時のフレネルレンズ角度φは次式により計算することができる。
φ＝｛ａｒｃｓｉｎ（ｃｏｓθ_１／ｎ）＋θ_４＋π／２｝／２
【００１５】
次に、入射光線が迷光となる部分が存在する領域と迷光が存在しない領域との境界の位置について、第１の面４から入射して、丁度プリズムの谷部Ａへと屈折する映像光１０について考察する。プリズムの第１の面４への入射角度をθ_２、プリズムの第１の面の屈折角度をθ_３、フレネルレンズのレンズピッチ（プリズムのピッチ）をｐ、プリズムの第２の面５で全反射し好適に利用できる部分Ｂ−Ｋをｅ_１、プリズムの第２の面５で全反射できずに迷光になる部分Ｋ−Ｄをｅ_２、プリズムの高さをｈ、プリズムの第１の面の迷光となる部分と有効な部分の境界の高さをｓとすると、有効な部分ｅ_１は、以下の式で表される。
ｅ_１＝（ｈ−ｓ）×（ｔａｎγ＋ｔａｎθ_１）
＝（ｈ−ｓ）×（ｔａｎ（φ＋δ−π／２）＋ｔａｎθ_１）
ここで、プリズムの高さｈと、プリズムの第１の面の迷光となる部分と有効な部分の境界の高さｓは、それぞれ、
ｈ＝ｐ×ｔａｎ（φ＋δ）×ｔａｎφ／（ｔａｎ（φ＋δ）−ｔａｎφ）
ｓ＝−ｐ×ｔａｎ（φ＋δ）／（１＋ｔａｎ（φ＋δ）×ｔａｎ（φ＋δ＋θ_３））
である。また、θ_３＝ａｒｃｓｉｎ｛ｓｉｎ（θ_１＋φ＋δ）／ｎ｝である。
図８において、ｐ＝ｅ_１＋ｅ_２で明らかにｅ_１≦ｐである。有効部の比ｅ_１／ｐは入射角度θ_１が大きい程大きくなり、あるところでｅ_１＝ｐとなる。このｅ_１＝ｐとなる入射角度θ_１より入射角度が大きいところでは、プリズムの第１の面４より入射し、第２の面５で全反射しないで観察側の面に向かう迷光となる光が存在しない領域となる。
【００１６】
上記計算式をもとに、フレネルレンズ（プリズム）の材料の屈折率ｎが１．４９、１．５５及び１．５９で、観察側の面を平面とした時に垂直出射（出射角度θ_５＝０）となる時の、プリズム先端角δ毎の、迷光の生じる領域と迷光の生じない領域の境界点（ｅ_１＝ｐ）における、入射角度θ_１とその時のレンズの角度φの計算結果を表１に示す。
【００１７】

【００１８】
次に、入射光線が迷光となる部分が存在する領域での１つのプリズム内での入射光線が迷光となる部分と有効な光となる部分の領域との境界の位置について、図８に基づいて説明する。映像光１０は、既に説明したように、第１の面４から入射して、丁度プリズムの谷部Ａへと屈折する光である。映像光１０Ｃは、映像光１０と平行光線でプリズムの頂点Ｄぎりぎりを通過し第１の面４から入射して、第２の面５で全反射できずに迷光１０１となる光である。従って、第１の面Ｂ−Ｃの中でＦ−Ｔ部分が迷光となる部分である。第１の面Ｂ−Ｃの中で、Ｂ−Ｆは、有効な光となる部分で、Ｆ−Ｔが迷光となる部分で、Ｔ−Ｃが映像光が入射しない部分である。
【００１９】
フレネルレンズ１のプリズムの第１の面４の粗面にする部分については、粗面加工する負荷と粗面加工の効果のバランスで検討し、フレネルレンズ全体（上辺から下辺まで全て）の第１の面４を粗面加工しても良いし、図１において迷光の生じる領域７のみを粗面加工しても良い。また、迷光の生じる領域のみを粗面加工する場合には、その領域のプリズムの第１の面すべて（図８においてＢ−Ｃ）を粗面加工しても良いし、第１の面より入射した投射光が第２の面で全反射しないで迷光になる第１の面の部分（図８においてＦ−Ｔ）のみを粗面加工しても良い。さらにまた、図８において、Ｔ−Ｃの部分は映像光１０が入射しないので、粗面加工の手法による負荷によって、粗面加工するかどうか検討すれば良い。
迷光の生じる領域の投射光が迷光になる部分のみを粗面とした場合は、迷光にならないで有効な映像光が通過する部分を鏡面のままとしたので、解像度やクリア感が低下することなく、鮮明な映像が得られる。一方、第１の面全体を粗面化する場合には、映像光が拡散されることで解像度やクリア感は多少損なわれるが、ＬＣＤやＤＬＰ光源特有の強いシンチレーションを低減することができる。
【００２０】
プリズムの第１の面の粗面の程度は、得られる画質や加工方法によっても異なるが、光の波長程度（約０．５μｍ）から２０μｍ程度の大きさまたは深さの凹凸であることが好ましい、より好ましくは、３μｍから１０μｍ程度の大きさまたは深さの凹凸である。これより小さいと、拡散光が色分離し、逆にこれより大きいと、プリズムのピッチや高さから考えて十分に迷光を拡散させることができないからである。
【００２１】
フレネルレンズのプリズムの第１の面を粗面に加工する方法としては、フレネルレンズのプリズムの第１の面が粗面加工されていないものを作成し、その後、１枚ずつ粗面加工しても良い。しかしながら、この方法よりも、フレネルレンズ成型用母型の第１の面に対応する面を粗面加工し、その母型、またはこの母型より作成した複製型よりフレネルレンズを成型する方法が後工程を必要とせず好ましい。
【００２２】
フレネルレンズ成型用母型の第１の面に対応する面の全面を粗面加工する方法としては、母型切削後に、プリズムの第２の面に対応する面をマスキングして、第１の面に対応する面のみをエッチングやブラストにより粗面化する方法がある。
【００２３】
その他の方法として、図３のように母型の切削時に、切削バイトによって、まず、フレネルレンズの光学設計に従ったプリズム群の両面の切削加工を行い、その後、プリズムの第１の面の粗面加工を施す部分にフレネルレンズのプリズム群の稜線に平行な方向に筋状の切削線条群３３を刻んでおくことで形成することができる。
この場合、旋盤のＮＣ制御により、フレネルレンズのプリズムの第１の面に対応する型の面のうち、フレネルレンズの迷光となる光が存在する領域、さらにまた、迷光となる部分のみを限定して切削線条群３３を形成することができる。この方法では、図３（ａ）（ｂ）に示したように、光学設計結果に対応したフレネルレンズ角度のプリズム切削時（図３（ａ））のバイト角度と第１の面に対応する面の粗面加工時（図３（ｂ））のバイト角度を変える必要がある。また、バイト角度を適切に設定することで、切削済みの母型３１の山（プリズム群の底部に相当）を削ってしまうことを防止できる。
また、図４に示したように、プリズムの先端角よりもわずかに鋭角の切削バイトを使用して、フレネルレンズの全領域のフレネルレンズのプリズムの第１の面に対応する金型の第１の面に切削線条群３３を加工しても良い。
【００２４】
本発明の全反射プリズム群は、サーキュラーフレネルタイプのもので説明を行ってきたが、リニアフレネルタイプとしてもよい。この場合、レンズシートの観察側の面にサーキュラーフレネルレンズ要素を持つ形状を付与しても良いし、また、光源側の面に作成したリニアフレネルと直行する方向に伸びるリニアフレネルを観察側の面に作成しても良い。　　　　本発明のフレネルレンズ１の観察側の面を平坦面とし、その観察側にレンチキュラーレンズ等の形成された光拡散シートを追加して図９に示したような２枚物のプロジェクションスクリーン３とすることができる。また、観察側の面にレンチキュラーレンズなどを形成し、図１０に示したような１枚物のプロジェクションスクリーン３とすることもできる。また、さらに１枚、ハードコートや低反射コートなどの機能を付加した透明な樹脂シートを観察側に追加してもよい。
また、本発明が対象としている背面投射型テレビとして、下方より斜めに投射されるものについて説明を行ってきたが、上方より斜めに投射されるものでも同等である。
【００２５】
【実施例１】
映像光が後方より斜めに投射される薄型背面投射型テレビ用のプロジェクションスクリーンとして、画面サイズ５０”（アスペクト比４：３）、投射距離２８５ｍｍ、スクリーン面に対して光源の位置が画面下端より２００ｍｍ下方に存在している背面投射型テレビ用のプロジェクションスクリーンを下記のように作成した。このテレビ用のプロジェクションスクリーン下端中央部への入射角度は３５°、上端隅への入射角度は、７５．３°である。
本発明のサーキュラーフレネルタイプのフレネルレンズ用の金型を４０°の先端角を有する切削バイトにより切削加工して作成した。フレネルレンズピッチは０．１ｍｍである。最小切削半径が２００ｍｍ、その時のレンズ角度φが６４．６６°、最大切削半径が１１００ｍｍ（有効部１０８８ｍｍ）、その時のレンズ角度φが４９．６６°とした。設計上のプリズムの第１の面の角度が逆テーパー（γが負の値）になる領域１０２０〜１１００ｍｍは、逆テーパーにならないように、プリズムの第１の面が垂直に切り立つように切削した。
このフレネルレンズ金型のフレネルレンズ角度φは、観察側の面を平面とした時に、屈折率が１．５５の材料でフレネルレンズを作成する場合、フレネルレンズからほぼ垂直に出射する設計条件である。この時の詳細な各切削半径毎の入射角度とフレネルレンズ角度を表２に記載する。
【００２６】

【００２７】
フレネルレンズ下端付近での迷光を防止するため、切削が完了した金型に対して、サーキュラーフレネルの同心円の中心側から高分子系マスキング材を吹き付けてプリズムの第２の面に対応する面をマスキングした後、反対側の第１の面に対応する面を酸により腐食させ、マスキング材を剥離した後、クロムめっきを施して成型型とした。このフレネルレンズ成型型と、観察面側用のレンチキュラーレンズ型を用いて重合セルを形成し、重合セル内に硬化後の屈折率が１．５５となるアクリル・スチレン共重合体系のプレポリマーを注入し、重合を行い、光源側に本発明のフレネルレンズのプリズム群を有し、観察側にレンチキュラーレンズを有する１枚物のプロジェクションスクリーンを形成した。
【００２８】
【実施例２】
実施例１と同一のテレビセット用に、本発明のフレネルレンズ用の金型を４０°の先端角を有する切削バイトで切削加工した。フレネルレンズ角度φは、実施例１と同等である。フレネルレンズのプリズムの第２の面で反射しないで迷光となる光が生じる２００〜３０７ｍｍの領域において、プリズムの第１の面の入射光が迷光となる部分（図８のＦ−Ｔに相当する型の部分）に、各ピッチ毎に図３（ａ）に示したレンズ面の形成後、図３（ｂ）に示した切削線条群３３の加工を行った。切削終了後、実施例１と同様に、クロムめっきを施し、成型型とした。
【００２９】
前記、フレネルレンズの成型型に硬化後の屈折率が１．５５となる紫外線硬化樹脂を塗工し、前記紫外線硬化樹脂を塗工したフレネルレンズ成型型の上へ紫外線透過性のある透明樹脂基板を積層し、前記透明樹脂基板の上から紫外線を照射してフレネルレンズを形成した。このフレネルレンズにレンチキュラーレンズシートを組み合わせて、プロジェクションスクリーンとした。
【００３０】
【実施例３】
実施例１と同一のテレビセット用に、本発明のフレネルレンズ用の金型を３８°の先端角を有する切削バイトで、フレネルレンズの頂角が４０°となるよう２００〜１０２０ｍｍの範囲は図４に示したように、プリズム先端角度と切削バイトの先端角の差２°だけ斜め切削し、これによりプリズムの第１の面に切削線条群３３を形成した。設計上のプリズムの第１の面の角度が逆テーパーになる領域の１０２０〜１１００ｍｍにも切削線条群を形成し、フレネルレンズの中心に最も近い２００ｍｍから最外周の１１００ｍｍまで全領域の第１の面が粗面となるよう切削形成した。切削終了後、実施例１と同様に、クロムめっきを施し、成型型とした。
【００３１】
前記、フレネルレンズの成型型に硬化後の屈折率が１．５５となる紫外線硬化樹脂を塗工し、前記紫外線硬化樹脂を塗工したフレネルレンズ成型型の上へ紫外線透過性のある透明樹脂基板を積層し、前記透明樹脂基板の上から紫外線を照射してフレネルレンズを形成した。このフレネルレンズにレンチキュラーレンズシートを組み合わせて、プロジェクションスクリーンとした。
【００３２】
【比較例】
フレネルレンズのプリズムの第１の面に切削線条群を形成しなかった点を除き、実施例２と同様の方法でフレネルレンズ成型型を作成し、フレネルレンズを成型し、このフレネルレンズとレンチキュラーレンズシートとを組み合わせてプロジェクションスクリーンとした。
【００３３】
実施例１、実施例２、実施例３と比較例のプロジェクションスクリーンを、サイズ５０”（アスペクト比４：３）、投射距離２８５ｍｍ、スクリーン面に対してＤＬＰ光源の位置が画面下端より２００ｍｍ下方の背面投射型テレビに実装し比較評価した。比較例のプロジェクションスクリーンでは、画面下部に二重像が観察されたが、実施例１、２、３のプロジェクションスクリーンではそれが観察されず、好適な映像を観察者へ提供することができた。
【００３４】
【発明の効果】
第１の発明によれば、全反射フレネルレンズにおいて、光入射側の第１の面を粗面化し、迷光を拡散させることで、二重像が観察者から見えないようにし、好適な映像を提供するものである。
第２の発明では、上記全反射フレネルレンズにおいて、全反射プリズムの入射面である第１の面のうち迷光となる光が通過する部分のみを粗面化したので、好適に通過する映像光は拡散することなくクリアで高解像度の映像を提供するものである。
第３の発明では、全反射フレネルレンズ全体の入射面を粗面化したので、二重像が観察者から見えなくなるとともに、ＬＣＤやＤＬＰ光源特有の強いシンチレーションを低減するものである。
第４の発明は、上記粗面加工の具体例を提示するものである。
第５の発明は、フレネルレンズ成型用の母型作成時にＮＣ旋盤で簡便に粗面化処理を行い、効率良く、本発明のフレネルレンズを製造できるようにしたものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のフレネルレンズの説明図である。
【図２】薄型背面投射型テレビおよびプロジェクションスクリーンの説明図である。
【図３】本発明のフレネルレンズ母型切削加工の説明図である。
【図４】本発明のフレネルレンズ母型切削加工の他の例の説明図である。
【図５】従来技術の迷光となる光が存在する領域の説明図である。
【図６】迷光となる光が存在する領域と迷光となる光が存在しない領域の説明図である。
【図７】従来技術のフレネルレンズの光線追跡図である。
【図８】本発明の光学設計条件の説明図である。
【図９】本発明のプロジェクションスクリーンの構成例である。
【図１０】本発明のプロジェクションスクリーンの他の構成例である。
【図１１】従来タイプの背面投射型テレビの説明図である。
【符号の説明】
θ_１　フレネルレンズへの入射光角度
θ_２　プリズムの第１の面への入射光角度
θ_３　プリズムの第１の面の屈折角度
θ_４　プリズムの第２の面で反射後のフレネル面の法線に対する出射角度
θ_５　観察側の面を平面とした時のフレネル面の法線に対するフレネルレンズからの出射角度
φ　　フレネルレンズ角度
δ　　プリズム先端角度
γ　　プリズムの第１の面のフレネル面の法線に対する角度
ｐ　　フレネルレンズのレンズピッチ（プリズムのピッチ）
ｅ_１　プリズムの第２の面で全反射し好適に利用できる部分
ｅ_２　プリズムの第２の面で全反射できずに迷光になる部分
ｈ　　プリズムの高さ
ｓ　　プリズム第１の面の迷光になる部分と迷光にならない部分の境界点の高さ
１、８１　　フレネルレンズシート
２、８２　　光拡散シート
３、８３　　プロジェクションスクリーン
４、８４　　フレネルレンズのプリズム第１の面（入射面）
５、８５　　フレネルレンズのプリズム第２の面（全反射面）
６、８６　　フレネルレンズシートの観察側の面（出光面）
７、８７　　　　迷光になる光が存在する領域
８、８８　　フレネルレンズのプリズム部分
９　　　　　フレネルレンズのプリズム第１の面に形成した粗面
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ　光源からの映像光
１１　薄型背面投射型テレビセット
１２、９２　光源
１３　ミラー
３１　フレネルレンズの母型
３２　切削バイト
３３　フレネルレンズのプリズム第１の面に対応する母型に設けられた切削線条群
３４　フレネルレンズのプリズム第２の面に対応する母型の面
４１、Ｂ　フレネルレンズのプリズムの先端部
４２、Ａ、Ｃ　フレネルレンズのプリズムの底部
Ｆ　フレネルレンズのプリズムの第２の面で全反射するか否かの境界の映像光がプリズムの第１の面を通過する点
９０　従来タイプの背面投射型テレビセット
９４　フレネルレンズのフレネル中心
９５　フレネル中心に一番近いフレネルレンズの位置
９６　フレネル中心に一番遠いフレネルレンズの位置
１００　フレネルレンズを好適に通過した映像光
１０１　プリズムの第２の面で反射しないで迷光となった（または、なる）光

Claims

映像光が後方より斜めに投射される背面投射型テレビに使用するフレネルレンズであって、光源側に断面が三角形のプリズム群が配列され、前記プリズムの第１の面は投射された映像光を屈折入射し、第２の面はその光を観察方向に全反射して、観察側の面から出射するフレネルレンズにおいて、フレネルレンズの全領域、または、前記第１の面より入射し、第２の面で全反射しないで観察側の面に向かう迷光となる光が存在する領域において、前記第１の面の少なくとも迷光となる光が通過する部分が粗面とされていることを特徴とするフレネルレンズ。
請求項１記載のフレネルレンズにおいて、前記プリズムの第１の面の粗面は、入射光が迷光となる部分のみに形成されていることを特徴とするフレネルレンズ。
請求項１記載のフレネルレンズにおいて、前記プリズムの第１の面の粗面は、第１の面全体に形成されていることを特徴とするフレネルレンズ。
請求項１〜３いずれか記載のフレネルレンズにおいて、前記、粗面は、フレネルレンズのプリズム群の稜線に平行な方向に筋状に形成されていることを特徴とするフレネルレンズ。
請求項４記載のフレネルレンズにおいて、前記、粗面がフレネルレンズ成型時に用いるフレネルレンズ母型の切削時の切削線条群の逆形状であることを特徴とするフレネルレンズ。